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[中国科技教育史话] 张首晟

王渝生

2018-12/总第273期

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阁楼少年狂读书 十五岁考上大学 荣膺当代物理五大奖

风华正茂路坎坷 五十五岁辞尘世 可叹世有奇才天不永

2018年12月1日,美国华裔物理学家张首晟教授因抑郁症意外去世,终年55岁。

张首晟(1963.3.1—2018.12.1),祖籍江苏省高邮市,出生于上海一个知识分子家庭,父母都是工程师。

1966年,张首晟才3岁,外面的世界发生了巨大的变化。但对于从小就性格内向的张首晟来说,上海静安区胡同里张家祖屋的阁楼是一个神奇的角落,他手脚并用地爬上去,总是能在这里发现各式有趣的物品,特别是大部头的书籍,什么《西方哲学史》《西方艺术概论》等,虽然看不懂文字,但插图也很吸引他幼小的心灵。

“在红色的年代里能够看到古希腊的雕塑,是很幸福的。对我而言,真正的启蒙教育不是科学,而是艺术和哲学。”张首晟回忆道。阁楼岁月,成为他幼年成长中一段隐秘的快乐。

“那是个读书无用论的年代,喜欢读书的孩子反而会被轻视,完全是一种逻辑的颠倒,我当时对读书的渴求完全来自于内心的驱动。”张首晟如是说。这段阁楼岁月积累的营养竟会令他受用一生。

张首晟由着性子干的事也就是读书,狂读书。他说话常常被身边的人形容为“跳跃式”的,了解他读书方法的人对此就见怪不怪了。他在小学时基本上把“对自己人生影响较大”的书都读完了,但从来没有从头到尾读完过一本书。在他看来,读书是一个了解思维方式的过程,不是吸纳所有信息,而是有针对性地进行筛选。

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张首晟、余晓帆夫妇及子女

1976年,张首晟12岁时,阁楼外的世界渐渐地发生了变化,声浪仍旧一波高过一波,但内容却在不停地变换。新鲜气息刺激着每个人的嗅觉。那年,父亲给张首晟买了一套自学丛书,其中包括高中数学、物理等科目,为即将到来的变化未雨绸缪。第2年,1977年,高考正式恢复。等不到夏天,这次高考即在北风呼啸中匆匆举行。对于当年上山下乡耗尽青春的哥哥姐姐来说,这场提前举行的考试来得太迟了,但对当时初三在读的张首晟而言,似乎还为之尚早。但那是个万象更新的年代,1978年夏天,张首晟与高考不期而遇。

那年,上海允许初中毕业生直接参加高考,每个区仅限10个名额,参加高考的初中毕业生需要参加预赛,通过后方能获得高考资格。阁楼上的少年有些蠢蠢欲动了:“我从小就非常盼望大学生活。虽然我是初中生,但当时的环境下,高中生也不比我拥有更多的知识,所以还是有些信心的。”张首晟说。可是,一旦落榜,非但不能实现大学梦,连高中的大门都无缘了。“这是我人生中面临的一次最严峻的选择。”张首晟后来坦言。父母顾虑再三后还是选择支持他。于是,张首晟参加了当年的预赛,并顺利获得高考资格。那年高考改变了很多人的命运,包括张首晟。“我的初中学校很差,如果按部就班再读普通高中,也许结果就和今天不一样了,人生的成就总是跟你一些十字路口上的选择有关。”张首晟说。

1978年9月,复旦大学物理系迎来了一个只有初中文凭而没有上过一天高中的少年大学生。“初中时,在很封闭的情况下,我们都知道杨振宁、李政道获得诺贝尔奖,为中华民族争了一口气。大学时选择理论物理专业,就是冲着他们的榜样力量。”张首晟如是说。走进物理系,距离偶像又近了一步,不过当年的他或许没有想到,自己和偶像的缘分远不止如此。

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阁楼少年张首晟

1979年读大二时,张首晟作为交流学生被送往德国柏林自由大学深造。

1983年,20岁的张首晟获柏林自由大学硕士学位,同年赴美国纽约州立大学石溪分校,师从著名物理学家杨振宁教授攻读博士学位。起初,张首晟想从事高能物理研究,他很兴奋地向偶像杨振宁阐述自己的学术构想,但没想到杨振宁的想法和自己的不同。

“杨振宁教授认为,虽然高能物理领域存在不少美妙的数学结构,但缺少实验的验证。而凝聚态物理领域虽然有许许多多的实验,却缺少数学结构的描绘。所以,杨老师觉得我在凝聚态物理领域会更有作为。可以说,他改变了我一生的研究方向。”张首晟对恩师充满了感激之情。

1987年,25岁的张首晟获物理学博士学位。同年,进入加州大学的Santa Barbara分校从事博士后研究。

1989年底,结束博士后研究,张首晟与父亲朋友的女儿、青梅竹马的妻子余晓帆一起到了San Jose的IBM继续从事科学研究工作。

1993年,30岁的张首晟被评为斯坦福大学物理系副教授。

1995年,32岁的张首晟被聘为斯坦福大学物理系教授,成为斯坦福大学最年轻的终身教授之一。

十年磨一剑,2006年,张首晟发现“量子自旋霍尔效应”,2007年被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一,其成就最接近诺贝尔物理学奖。

基于他对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究,张首晟在50来岁时已包揽了物理学界所有重量级奖项,包括欧洲物理奖(2010年)、美国物理学会巴克莱奖(2012年)、国际理论物理学中心狄拉克奖(2012年)、尤里基础物理学奖(2013年)和富兰克林奖章(2014年)这5大奖项。

2017年7月,张首晟及其团队在美国《科学》杂志上发表了一项重大发现,在整个物理学界历经80年的探索之后,他们终于发现了手性Majorana费米子的存在。这一发现,验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。同时也证明了存在一种比量子还小的单位,这将对现在的量子理论带来巨大的改变。

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张首晟获国际理论物理学中心狄拉克奖(2012)

张首晟将这一新发现称为“天使粒子”。普通公众可能暂时难以理解这一发现,但是对基础物理界来说,这或将开启一个新的时代。

张首晟所获荣誉有许多是同祖国联系在一起的。

1992年,获全球华人物理学会杰出青年科学家奖。

1999年,受聘为教育部“长江学者讲座教授”,任清华大学高等研究院特聘教授。

2011年,获香港求是科技基金会“求是杰出科学家奖”。

2013年,当选中国科学院外籍院士。

2016年度华人经济人物。

2017年,获影响世界华人大奖;年度中国国际科技合作奖。

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